Question

19．某同学要将一个电流表改装为电压表，他先需要精确测量待改装电流表的内电阻．实验中备用的器材有：
A．待改装电流表（量程0～300μA，内阻约为100Ω）
B．标准电压表（量程0～3V）
C．电阻箱（阻值范围0～999.9Ω）
D．电阻箱（阻值范围0～99999.9Ω）
E．电源（电动势4V，有内阻）
F．电源（电动势12V，有内阻）
G．滑动变阻器（阻值范围0～50Ω，额定电流1.5A）
H．开关两个、导线若干

①如果采用如图1所示的电路测定电流表G的内电阻，并且要想得到较高的精确度．那么从以上备用的器材中，可变电阻R₁应选用D，电源E应选用F．（填选项前的字母符号）
②如果实验时要进行的步骤有
A．闭合S₁；
B．闭合S₂；
C．观察R₁的阻值是否最大，如果不是，将R₁的阻值调至最大；
D．调节R₁的阻值，使电流表指针偏转到满刻度；
E．调节R₂的阻值，使电流表指针偏转到满刻度的一半；
F．记下R₂的阻值．
进行实验的合理步骤顺序是CADBEF（填字母代号）．
③如果在步骤F中所得R₂的阻值为95.0Ω，要将该电流表G改装成量程为0～3V的电压表，则需要与电流表串联一个阻值为9905Ω的电阻．
④在测量电流表内阻的过程中，如果该同学将电阻R₂的阻值从300Ω逐渐调小到0，则电阻R₂上消耗的电功率P₂随电阻R₂的变化规律可能是图2中四个图的D．

Answer 1

分析 ①②、本实验采取半偏法测量电流表的内阻，电阻箱电阻比较大时，远大于电流表内阻时，可以认为电流中的总电流不变，调节R2时，使得电流表变为半偏，知电流表的电流与通过R₂的电流相等，因电压相等，所以电阻相等，电阻箱R₂的阻值等于电流表的内阻．根据实验的原理得出实验的步骤，以及得出电流表的内阻．
③根据电流表的改装原理可得出应串联的电阻阻值；
④根据电源输出功率的规律即可明确对应的图象规律．

解答 解：①利用半偏法测量电流表G的内阻，要保证总电流基本不变，则R₁的阻值远大于R₂的阻值，电动势选择大一些的．故可变电阻R₁应该选择D；电源E应该选择F．
②实验采取半偏法测量，先观察R₁的阻值是否最大，如果不是，将R₁的阻值调至最大，合上K₁，调节R₁的阻值，使电流表指针偏转到满刻度，再闭合K₂，调节R₂，使得电流表半偏，此时电阻箱R₂的阻值等于电流表的内阻，所以测量步骤为：CADBEF，
③小量程的电流表改装为大量程的电压表，需串联电阻起分压作用，R=$\frac{3}{300×1{0}^{-6}}$-95=9905Ω；
④将电流表等效为电源内阻，则可知，内R₂的阻值与内电阻相等时，功率最大，故功率应该随R2的增大而先增大后减小，故图象为D．
故答案为：①D、F  ②CADBEF  ③串、9905  ④D

点评 本题考查半偏法测电阻的实验，要注意明确实验原理，知道实验中要保证干路电流基几乎不变才能有效测量，所以应让R₁的阻值远大于R₂的阻值，同时为了有效测量应增大电源的电动势，同时还要注意掌握图象的正确分析处理．